Bepaal welke vorm bij de bewerking past: rechthoekig a + jb voor optellen en aftrekken, pool r∠θ voor vermenigvuldigen, delen, machten en wortels.
Werk uit met j² = −1; deel door teller en noemer te vermenigvuldigen met de geconjugeerde van de noemer.
Reken om met r = √(a² + b²) en θ uit een schets van het punt (controleer het kwadrant), en terug met a = r cos θ, b = r sin θ.
Gebruik voor machten De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; noteer voor zⁿ = R∠φ alle n wortels R1/n∠((φ + 360°k)/n).
Differentiaalvergelijkingen
Exponentiële groei/afname
dy/dt = ky → y = y0ekt
Halveringstijd
k = ln 2 / t½
Afkoelingswet van Newton
T(t) = Ta + (T0 − Ta)e−kt
Integrerende factor
y′ + p(x)y = q(x): μ = e∫p dx, (μy)′ = μq
Mengtank
dm/dt = r·c − (r/V)·m
Matrices & determinanten
2×2-determinant
det = ad − bc
Inverse van een 2×2-matrix
A⁻¹ = (1/det)·[d −b; −c a]
Product
(AB)ij = Σk AikBkj
Eigenwaarden
det(A − λI) = 0
Regel van Cramer
xi = det(Ai)/det(A)
Vectoren: inwendig en uitwendig product
Grootte
|a| = √(ax² + ay² + az²)
Eenheidsvector
û = a/|a|
Componenten uit een hoek
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
Inwendig product
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
Scalaire projectie van a op b
a·b/|b|
Arbeid
W = F·d
Uitwendig product
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
Oppervlakken
parallellogram |a × b|, driehoek ½|a × b|
Moment om O
MO = r × F, r = A − O
Volume van een parallellepipedum
V = |a·(b × c)|
Methode
Schrijf elke vector in componenten; voor een kracht gegeven door een grootte en een hoek gebruik je F·cos θ en F·sin θ.
Gebruik voor lengtes en richtingen de grootte √(x² + y² + z²) en de eenheidsvector a/|a|.
Gebruik het inwendig product voor hoeken, projecties, loodrechte stand en arbeid: a·b = |a||b|cos θ.
Gebruik het uitwendig product voor loodrechte vectoren, oppervlakten en momenten: schrijf de drie componenten zorgvuldig uit en houd de volgorde a × b aan.
Kansrekening
Complement
P(not A) = 1 − P(A)
Somregel
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Onafhankelijke gebeurtenissen
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Voorwaardelijke kans
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomiaal
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k
Beschrijvende statistiek
Gemiddelde
x̄ = Σx/n
Steekproefstandaardafwijking
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediaan
middelste waarde van de gesorteerde gegevens
z-score
z = (x − μ)/σ
Normale verdeling
68% binnen ±1σ, 95% binnen ±2σ
Normale verdeling
z-score
z = (x − μ)/σ
Onder x
P(X < x) = Φ(z)
Boven x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tussen
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentiel
x = μ + z·σ
Methode
Reken de waarde om naar een z-score: z = (x − μ)/σ.
Zoek Φ(z) op, het oppervlak links van z.
Gebruik voor het oppervlak rechts 1 − Φ(z); trek voor een interval de twee linkeroppervlakken van elkaar af.
Werk voor een percentiel terug: zoek z bij het oppervlak, dan x = μ + z·σ.
2Oefenopgaven
1.LimietenGemiddeld
Bereken de limiet L = limx→∞ (√(x2 + 3x) − x).
f(x) = √(x2 + 3x) − xx → ∞
L =
2.LimietenMoeilijk
Bereken de limiet L = limx→0 (1 − cos 2x)/(4x²), met x in radialen.
f(x) = (1 − cos 2x)/(4x²)x → 0
L =
3.AfgeleidenGemiddeld
Gegeven f(x) = x·sin(x), met x in radialen. Bereken f′(1).
f(x) = x·sin(x)x = 1 rad
f′(1) =
4.AfgeleidenMoeilijk
De raaklijn aan f(x) = 0,5x2 − 4x + 1 in x = 2 snijdt de y-as in y = b. Bereken b.
f(x) = 0,5x2 − 4x + 1x = 2
b =
5.IntegralenGemiddeld
Bereken I = ∫02 2x·(x² + 1)1 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)1[0, 2]
I =
6.IntegralenMoeilijk
Bereken de oppervlakte A van het gebied ingesloten door y = x2 en y = 3x.
y = x2y = 3x
A =
7.Complexe getallenGemiddeld
Gegeven z₁ = 1,5∠55° en z₂ = 0,5∠−25°, bepaal het imaginaire deel van w = z₁/z₂.
z₁ = 1,5∠55°z₂ = 0,5∠−25°
Im(w) =
8.Complexe getallenMoeilijk
Precies één van de punten A–D is een wortel van z⁶ = 729∠120°. Klik erop.
w = 729∠120°n = 6
1A (3∠140°)
2B (3∠−140°)
3C (3∠170°)
4D (1,5∠140°)
9.DifferentiaalvergelijkingenGemiddeld
Los y″ + 7y′ + 10y = 0 op met y(0) = 2 en y′(0) = 0. Bepaal y(1,5).
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = 2y′(0) = 0
y(1.5) =
10.DifferentiaalvergelijkingenMoeilijk
Los y′ + 2y = 5e−0,5t op met y(0) = 3. Bereken y(1).
y′ + 2y = 5e−0,5ty(0) = 3
y(1) =
11.Matrices & determinantenGemiddeld
Bereken de determinant det A van de getoonde 3×3-matrix A.
A = [4 2 −4; −3 −3 4; −1 5 1]
det A =
12.Matrices & determinantenMoeilijk
Bereken de grootste eigenwaarde λ van de getoonde matrix A.
A = [2 −2; 1 −1]
λ =
13.Vectoren: inwendig en uitwendig productGemiddeld
Bepaal de waarde van k waarvoor de vectoren a = (4, −1, 1) en b = (3, 4, k) loodrecht op elkaar staan.
a = (4, −1, 1)b = (3, 4, k)
k =
14.Vectoren: inwendig en uitwendig productMoeilijk
Een kracht F = (−20, −10, −40) N werkt in punt A(−4, 3, −4). Coördinaten zijn in meter. Bepaal de grootte |M| van het moment van de kracht om punt O(−3, 1, −2).
F = (−20, −10, −40) NA(−4, 3, −4) mO(−3, 1, −2) m
|M| = N·m
15.KansrekeningGemiddeld
Bepaal voor de getoonde verdeling de variantie Var(X) van X.
x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,2, 0,3, 0,2
Var(X) =
16.KansrekeningMoeilijk
Een spel kost €1 inzet. Je wint €4 met kans 0,3 en €10 met kans 0,01; anders win je niets. De inzet krijg je niet terug. Bepaal de verwachte nettowinst E(G) per spel.
inzet = €1€4: p = 0,3€10: p = 0,01
E(G) = €
17.Beschrijvende statistiekGemiddeld
Bereken de steekproefstandaardafwijking s van de gegevens: 50, 52, 15, 59, 40, 32, 39.
n = 7
s =
18.Beschrijvende statistiekMoeilijk
Tentamencijfers zijn normaal verdeeld met gemiddelde 70 en standaardafwijking 12. Bereken de z-score z van een score van 77,2.
μ = 70σ = 12x = 77,2
z =
19.Normale verdelingGemiddeld
De gewichten van zakken zijn normaal verdeeld met gemiddelde 250 g en standaardafwijking 5 g. Welk deel ligt tussen 250 en 260 g? Geef P als decimaal getal.
μ = 250σ = 5x1 = 250x2 = 260
P =
20.Normale verdelingMoeilijk
De levensduren van batterijen zijn normaal verdeeld met gemiddelde 500 h en standaardafwijking 40 h. Sleep de grenswaarde zo dat de gearceerde bovenste 20% rechts ervan ligt. Bepaal de grenswaarde x.
μ = 500 hσ = 40 h20%
x = h
3Oplossingen
1.Limieten
Antwoord: L = 1,5
Limieten: probeer eerst direct in te vullen. Geeft dat 0/0, vereenvoudig dan eerst: ontbind in factoren en deel de gemeenschappelijke factor weg, of vermenigvuldig met de geconjugeerde. Voor x → ∞ deel je teller en noemer door de hoogste macht van x. Regel van L'Hôpital: als f/g de vorm 0/0 of ∞/∞ geeft, dan is lim f/g = lim f′/g′, waarbij je teller en noemer apart differentieert (niet met de quotiëntregel).
Vermenigvuldig met de geconjugeerde
f(x) = 3x/(√(x2 + 3x) + x)
Deel door x
f(x) = 3/(√(1 + 3/x) + 1)
Laat x → ∞
L = 3/(1 + 1) = 1,5
Antwoord
L = 1,5
2.Limieten
Antwoord: L = 0,5
Limieten: probeer eerst direct in te vullen. Geeft dat 0/0, vereenvoudig dan eerst: ontbind in factoren en deel de gemeenschappelijke factor weg, of vermenigvuldig met de geconjugeerde. Voor x → ∞ deel je teller en noemer door de hoogste macht van x. Regel van L'Hôpital: als f/g de vorm 0/0 of ∞/∞ geeft, dan is lim f/g = lim f′/g′, waarbij je teller en noemer apart differentieert (niet met de quotiëntregel).
Eerste toepassing
2·sin 2x/(8x) → 0/0
Tweede toepassing
4·cos 2x/8
Vul x = 0 in
L = 4/8 = 0,5
Antwoord
L = 0,5
3.Afgeleiden
Antwoord: f′(1) = 1,382
Differentiëren: de afgeleide f′(x) is de helling van de grafiek in x. Machtsregel: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Productregel: (uv)′ = u′v + uv′. Kettingregel: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Waar f′(x) = 0 heeft de grafiek een horizontale raaklijn: een maximum, minimum of zadelpunt.
Product- en kettingregel
f′(x) = sin(x) + x·cos(x)
Invullen
f′(1) = 0,8415 + 1·0,5403 = 1,382
Antwoord
f′(1) = 1,382
4.Afgeleiden
Antwoord: b = −1
Differentiëren: de afgeleide f′(x) is de helling van de grafiek in x. Machtsregel: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Productregel: (uv)′ = u′v + uv′. Kettingregel: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Waar f′(x) = 0 heeft de grafiek een horizontale raaklijn: een maximum, minimum of zadelpunt.
Punt en helling
f(2) = −5
f′(x) = x − 4 → f′(2) = −2
Raaklijn bij x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −5 − (−2)·2 = −1
Antwoord
b = −1
5.Integralen
Antwoord: I = 12
Bepaalde integralen: ∫ₐᵇ f(x) dx is de georiënteerde oppervlakte tussen de grafiek en de x-as van a tot b. Zoek een primitieve F (met F′ = f) en bereken F(b) − F(a). Machtsregel: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). De oppervlakte tussen twee krommen is ∫(bovenste − onderste) dx.
Substitutie
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫15 u1 du
Integreren en invullen
I = [u2/2]15 = (25 − 1)/2 = 12
Antwoord
I = 12
6.Integralen
Antwoord: A = 4,5
Bepaalde integralen: ∫ₐᵇ f(x) dx is de georiënteerde oppervlakte tussen de grafiek en de x-as van a tot b. Zoek een primitieve F (met F′ = f) en bereken F(b) − F(a). Machtsregel: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). De oppervlakte tussen twee krommen is ∫(bovenste − onderste) dx.
Snijpunten
x2 = 3x → x = 0, x = 3
Bovenste min onderste integreren
A = [1,5x2 − 0,3333x3]03 = 4,5
Antwoord
A = 4,5
7.Complexe getallen
Antwoord: Im(w) = 2,954
Poolvorm: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, met r = |z| en θ = arg z. Terug naar de rechthoekige vorm: a = r cos θ, b = r sin θ. Voor het argument is het kwadrant nodig: θ = atan(b/a) alleen als a > 0; voor a < 0 tel je 180° op of trek je 180° af. In poolvorm is vermenigvuldigen eenvoudig: vermenigvuldig de moduli en tel de argumenten op; bij delen deel je de moduli en trek je de argumenten af.
Modulus en argument van w
|w| = 1,5 / 0,5 = 3
θ = 55° − (−25)° = 80°
Rechthoekige vorm
Re(w) = 3·cos(80°) = 0,5209
Im(w) = 3·sin(80°) = 2,954
Im(w) = 2,954
Antwoord
Im(w) = 2,954
8.Complexe getallen
Antwoord: A (3∠140°)
De Moivre en wortels: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. De vergelijking zⁿ = R∠φ heeft precies n wortels, allemaal met modulus R1/n, bij de argumenten (φ + 360°·k)/n voor k = 0, 1, …, n − 1: ze liggen gelijkmatig verdeeld op een cirkel, 360°/n uit elkaar. Een kwadratische vergelijking z² + pz + q = 0 met p² < 4q heeft de complexe wortels z = −p/2 ± j√(q − p²/4); een polynoom met reële coëfficiënten heeft zijn complexe wortels altijd in geconjugeerde paren a ± jb.
Modulus en argumenten van de wortels
|z| = 3
θ = 20°, 80°, 140°, −160°, −100°, −40°
Het punt
A = 3∠140°
Antwoord
A (3∠140°)
9.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: y(1.5) = 0,1652
Lineaire tweede-ordevergelijkingen: probeer voor y″ + b·y′ + c·y = 0 y = ert: dit geeft de karakteristieke vergelijking r² + b·r + c = 0. Twee reële wortels r₁ ≠ r₂ geven y = A·er₁t + B·er₂t (overgedempt); een dubbele wortel r geeft y = (A + Bt)·ert (kritisch gedempt); complexe wortels −α ± jω geven y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (ondergedempt, oscillerend). De beginwaarden y(0) en y′(0) leggen A en B vast. Geschreven als y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0 is ωn de eigenfrequentie en ζ de dempingsfactor: bij ζ < 1 oscilleert de oplossing. Bij een constante ingang, y″ + by′ + cy = c·K, is de oplossing de eindwaarde K plus de vrije respons.
Karakteristieke wortels
(r + 2)(r + 5) = 0 → r = −2, −5
Constanten uit de beginwaarden
A + B = 2, −2A − 5B = 0
A = 3,333, B = −1,333
Bereken
y(1,5) = 3,333·e−3 + (−1,333)·e−7,5 = 0,1652
Antwoord
y(1,5) = 0,1652
10.Differentiaalvergelijkingen
Antwoord: y(1) = 1,977
Eerste-orde differentiaalvergelijkingen: dy/dt = k·y heeft de oplossing y = y₀·ekt (groei voor k > 0, afname voor k < 0); een halveringstijd T geeft k = ln 2/T. De afkoelingswet van Newton, dT/dt = −k·(T − Tₐ), geeft T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Een lineaire vergelijking y′ + p(x)·y = q(x) los je op met de integrerende factor μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, dus μy = ∫μq dx + C.
Integrerende factor
μ = e2t
(e2ty)′ = 5e1,5t
Algemene oplossing
y = 5/1,5·e−0,5t + C·e−2t = 3,333·e−0,5t + C·e−2t
Beginvoorwaarde
3 = 3,333 + C → C = −0,3333
Bereken
y(1) = 3,333·0,6065 + (−0,3333)·0,1353 = 1,977
Antwoord
y(1) = 1,977
11.Matrices & determinanten
Antwoord: det A = −22
Matrices: de determinant van een 2×2-matrix is ad − bc. Bij 3×3 ontwikkel je naar een rij: elk element maal de determinant van de 2×2-matrix die overblijft na het schrappen van zijn rij en kolom, met afwisselende tekens + − +. Eigenwaarden λ voldoen aan det(A − λI) = 0; bij 2×2 is dat λ² − (spoor)·λ + det = 0.
2×2-minoren van de eerste rij
M₁₁ = −23, M₁₂ = 1, M₁₃ = −18
Cofactorontwikkeling
det A = 4·(−23) − 2·1 + (−4)·(−18) = −22
Antwoord
det A = −22
12.Matrices & determinanten
Antwoord: λ = 1
Matrices: de determinant van een 2×2-matrix is ad − bc. Bij 3×3 ontwikkel je naar een rij: elk element maal de determinant van de 2×2-matrix die overblijft na het schrappen van zijn rij en kolom, met afwisselende tekens + − +. Eigenwaarden λ voldoen aan det(A − λI) = 0; bij 2×2 is dat λ² − (spoor)·λ + det = 0.
Karakteristieke vergelijking
λ² − (1)λ + (0) = 0
Oplossen
λ = (1 ± √(1))/2 → λ = 0, 1
λ = 1
Antwoord
λ = 1
13.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: k = −8
Dot product:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.
Inwendig product is gelijk aan nul
a·b = 4·3 + (−1)·4 + 1·k = 0
8 + 1·k = 0
Los op naar k
k = −8/1 = −8
Antwoord
k = −8
14.Vectoren: inwendig en uitwendig product
Antwoord: |M| = 111,8 N·m
Cross product:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.
Plaatsvector van O naar A
r = A − O = (−4, 3, −4) − (−3, 1, −2) = (−1, 2, −2) m
Discrete stochasten: een kansverdeling geeft elke waarde x die een variabele kan aannemen met haar kans p(x); de kansen liggen tussen 0 en 1 en tellen op tot 1. De verwachtingswaarde (het gemiddelde) is E(X) = Σx·p(x), het gemiddelde op de lange termijn. De variantie is Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², en de standaardafwijking σ = √Var(X). Voor een lineaire transformatie Y = aX + b geldt: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) en σY = |a|·σX; een constante optellen verandert de spreiding niet.
Gemiddelde
μ = 1·0,3 + 2·0,2 + 3·0,3 + 4·0,2 = 2,4
Gemiddelde van de kwadraten
E(X²) = 1·0,3 + 4·0,2 + 9·0,3 + 16·0,2 = 7
Variantie
Var(X) = 7 − 2,4² = 1,24
Antwoord
Var(X) = 1,24
16.Kansrekening
Antwoord: E(G) = 0,3 €
Discrete stochasten: een kansverdeling geeft elke waarde x die een variabele kan aannemen met haar kans p(x); de kansen liggen tussen 0 en 1 en tellen op tot 1. De verwachtingswaarde (het gemiddelde) is E(X) = Σx·p(x), het gemiddelde op de lange termijn. De variantie is Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², en de standaardafwijking σ = √Var(X). Voor een lineaire transformatie Y = aX + b geldt: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) en σY = |a|·σX; een constante optellen verandert de spreiding niet.
Netto-uitkomsten
G: 3 (p = 0,3), 9 (p = 0,01), −1 (p = 0,69)
Verwachtingswaarde
E(G) = 3·0,3 + 9·0,01 − 1·0,69 = 0,3 €
Antwoord
E(G) = 0,3 €
Een positieve waarde betekent dat je gemiddeld geld wint.
17.Beschrijvende statistiek
Antwoord: s = 14,65
Beschrijvende statistiek: het gemiddelde is de som gedeeld door n; de mediaan is de middelste waarde van de gesorteerde gegevens (het gemiddelde van de twee middelste als n even is). De steekproefstandaardafwijking is s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Een z-score z = (x − μ)/σ zegt hoeveel standaardafwijkingen een waarde van het gemiddelde ligt.
Beschrijvende statistiek: het gemiddelde is de som gedeeld door n; de mediaan is de middelste waarde van de gesorteerde gegevens (het gemiddelde van de twee middelste als n even is). De steekproefstandaardafwijking is s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Een z-score z = (x − μ)/σ zegt hoeveel standaardafwijkingen een waarde van het gemiddelde ligt.
Standaardiseren
z = (77,2 − 70)/12 = 0,6
Antwoord
z = 0,6
19.Normale verdeling
Antwoord: P = 0,4772
Normale verdeling: reken een waarde x om naar een z-score, z = (x − μ)/σ, die telt hoeveel standaardafwijkingen x van het gemiddelde ligt. Een z-tabel (of Φ(z)) geeft de oppervlakte links van z, en dat is P(X < x). De oppervlakte rechts is 1 − Φ(z), en de oppervlakte tussen twee waarden is het verschil van hun twee oppervlakten.
z-scores
z₁ = (250 − 250)/5 = 0
z₂ = (260 − 250)/5 = 2
Oppervlakte ertussen
P = Φ(2) − Φ(0) = 0,9772 − 0,5 = 0,4772
Antwoord
P = 0,4772
20.Normale verdeling
Antwoord: x = 534 h
Van een oppervlak terug naar z: Φ(z) is het oppervlak links van z. Zoek voor een linkerstaartoppervlak A de z met Φ(z) = A in de tabel. Een rechterstaartoppervlak A betekent Φ(z) = 1 − A. Een centraal oppervlak A tussen −z en z laat (1 − A)/2 in elke staart over, dus Φ(z) = (1 + A)/2. Gebruik voor een waarde x de formule x = μ + zσ.